Blucher Proceedings

V Encontro Cientfico de Fsica Aplicada

Anlise da corroso do ao 1020 por meio

do processamento de sinais Alves, L. M.1; Prado, A. R.1; Cavalieri, D.C.1; Pereira, F. G.1; Oliveira, J. P.2

1 Instituto Federal do Esprito Santo, Serra, ES, Brasil

2 Universidade Federal do Esprito Santo, Vitria, ES, Brasil

Resumo

As tcnicas de monitoramento e anlise da corroso esto se desenvolvendo a cada dia, entretanto, ainda um universo pouco explorado. Nesse sentido, o processamento de sinais pode ser uma ferramenta poderosa para a anlise da corroso metlica. Assim, este trabalho est prope um mtodo de anlise de corroso metlica atravs da aplicao da Transformada de Fourier nos sinais de tenso eltrica provenientes do rudo eletroqumico em um eletrodo de ao 1020. Atravs da anlise matemtica dos sinais obtidos, foi possvel verificar o comportamento da passivao do ao, sendo possvel diferenciar e identificar se o ao est sofrendo degradao ou proteo, validando o desenvolvimento do mtodo proposto.

Palavras chaves: Corroso, Rudo Eletroqumico, Processamento de Sinais.

1. IntroduoA corroso um processo espontneo caracterizado

por reaes qumicas e eletroqumicas que ocorrem na

superfcie de materiais slidos. A tcnica de anlise da

corroso por meio do rudo eletroqumico muito

promissora e consiste na interpretao das variaes

espontneas e de pequena amplitude, de corrente ou

de tenso ao longo do tempo [1]. Nesse trabalho foram

utilizados os dados provenientes das flutuaes da

tenso medidos atravs do potencial de circuito aberto

para a aplicao de tcnicas de processamento de

sinais, a fim de propor um mtodo de anlise de

corroso simples e de baixo custo.

2. Materiais e MtodosNesse estudo foram utilizadas quatro placas de ao

1020, uma soluo de cloreto de potssio (KCl,

Cromoline) com concentrao de 20 mil ppm, uma

soluo de hidrxido de sdio (NaOH, Cromoline) com

pH 11, eletrodo de referncia Ag/AgCl e potenciostato

Autolab Modelo PGSTAT101 Metrohm.

Para o desenvolvimento do trabalho, foram utilizadas

placas de ao 1020 com reas expostas iguais a 18

mm devidamente isoladas com resina epxi. A escolha

do ao 1020 justifica-se por ser de baixo custo e

largamente utilizado na indstria. Para a realizao dos

experimentos foi montada uma clula eletroqumica

com posio definida para os eletrodos de ao

(distncia entre os eletrodos: 5 mm) e o eletrodo de

referncia.

Com o auxlio do potenciostato foi possvel medir e

arquivar as variaes temporais do potencial de circuito

aberto entre os eletrodos idnticos de ao 1020. Os

ensaios de rudo eletroqumico foram realizados em

duas solues aquosas diferentes, com o intuito de

identificar dois comportamentos distintos do metal.

Uma das solues era composta de cloreto de potssio

a 20 mil ppm, onde o material apresentou o

comportamento de corroso e a outra com NaOH, onde

o ao apresentou o comportamento de passivao pela

formao de uma camada de hidrxido de ferro (III).

Atravs de ferramentas de processamento de sinais

como a transformada de Fourier e a Densidade

Espectral de Potncia foi possvel estudar e distinguir o

comportamento do metal nos dois meios aquosos

distintos. Para verificar a influncia temporal nos

processos as analises foram realizadas por 30, 60 e 90

minutos.

3. Resultados e DiscussesNa Figura 1 so apresentados os dados de rudo

eletroqumico do ao 1020 na soluo de cloreto e

hidrxido a pH 11.

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Figura 1: Dados de rudo eletroqumico do ao 1020.

Nota-se claramente as diferenas do comportamento

entre esses dois meios eletrolticos. O processo de

corroso promove a reduo do potencial do sistema,

j a passivao promove a elevao do sinal devido a

barreira de potencial gerada pela adeso do filme de

hidrxido de ferro (III) sobre o ao.

Em seguida foi utilizada a Transformada de Fourier

com o objetivo de extrair informaes dos dados de

rudo eletroqumico. Tal transformao permite a

anlise dos dados no domnio da frequncia. [3]

A Figura 2 mostra os resultados da transformada de

Fourier sobre os dados do rudo eletroqumico. Com

essa informao possvel estabelecer um parmetro

relacionado ao ponto de invariabilidade dos sinais

estudados, sendo esse parmetro a intensidade da

componente de frequncia zero.

Figura 2: Transformada de Fourier sobre o Rudo Eletroqumico

Em processos corrosivos, a perda de massa do ao

est relacionada com os processos oscilatrios de

oxidao e reduo, que provocam a variao na

corrente e na tenso. Dessa forma, metais que

apresentam uma maior resistncia corroso,

possuem maiores amplitudes na magnitude de seu

sinal na frequncia zero, indicando maior

invariabilidade do sinal [2]. Comparando-se os

resultados, percebe-se que no ao imerso em soluo

de NaOH (curva em vermelho) h a formao de

camada passivadora, tornando o ao mais resistente

corroso, pois sua amplitude na frequncia zero

maior que a do ao imerso em soluo de KCl. A

equao abaixo apresenta outra ferramenta de anlise,

denominada Densidade Espectral de Potncia (PSD

Power Spectral Density).

(1)

Essa ferramenta permite analisar o contedo de

potncia de um sinal em relao frequncia [3].

Apesar de as placas de ao 1020 possurem a mesma

composio qumica, atravs da anlise do PSD

possvel observar a diferena de comportamento entre

as solues. Nesse caso, o PSD revela a maior

invariabilidade do ao presente na soluo de

hidrxido, conforme observado na curva em vermelho

na Figura 3, pois revela um aumento da sua potncia

na frequncia zero.

Figura 3: Densidade Espectral de Potncia do Rudo Eletroqumico.

Essa elevao da potncia esperada devido

formao da camada passivadora resultante da ao

dos ons provenientes da dissoluo da base em meio

aquoso, que formam uma espcie de barreira de

proteo que dificulta a troca de eltrons presentes no

ao com o meio.

4. Consideraes finaisCom os dados obtidos nesse trabalho possvel

constatar que a tcnica de processamento de sinais

apresenta grande perspectivas de contribuies ao

estudo eletroqumico de corroso em processos

industriais e sem elevado custo operacional.

5. Referncias[1] Zaveri, N.; Sun, R.; Zufelt, N.; Zhou, A.; Chen, Y.

Electrochimica Acta, v. 52, p. 5795-5807, 2007.

[2] Cottis, R. A.; Al-Awadhi, M. A. A.; Al-Mazeedi, H.;

Turgoose, S. Electrochimica Acta, v. 46, p. 36653674,

2001.

[3] Loto, C. A.; Int. J. Electrochem. Sci., v. 7, p. 9248-

9270, 2012.